数字通信原理第5次课课件解析文档格式.docx
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多路复用的方法中用得最多的有两大类:
频分多路复用和时分多路复用。
·
频分多路复用(FDM
信系统中。
·
时分多路复用(TDM:
时分复用是按时间区分各路信号,主要用于数字通信系统,例如PCM通信。
2.时分多路复用原理
(1时分多路复用的基本原理
时分多路复用是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号的。
具体来说,将时间分成为均匀的时间间隔,将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内,以达到互相分开的目的。
可以用图4-1说明PCM通信系统时分多路复用原理。
图中:
①发端低通滤波器将语音信号频带严格限制在ZH3400以内。
②电子开关1SA
电子开关1SA每旋转一周就依次对各路信号进行一次抽样,抽样间隔为T,这样就达到了对每一路信号每隔T秒时间抽样一次的目的;
电子开关1SA同时还完成复用合路的作用。
图4-1PCM通信系统时分多路复用原理示意图
1SA采集到的信号如图4-2所示。
在图4-2中,电子开关1SA旋转一周的时间,即各路信号轮流被抽样一次的总时间称为一帧(一帧就是抽样间隔T,每一路所占有的时间间隔称为时隙。
图4-2开关1SA采集到的信号
③合路后的信号送到编码器进行量化和编码,变成数字信号后再送往信道。
④在接收端要将从发送端传输过来的各路信号统一译码,还原成合路PAM信号。
⑤收端分配器(又称为分路门2SA起到时分复用的分路作用。
2SA依次接通每一路信号,经过重建低通滤波器,将每一路PAM信号恢复为原语音信号。
很显然,为了使通信正常进行,在收、发两端的高速电子开关1SA,2SA旋转起始位置要相同,同时旋转速度也要完全相同。
1SA和2SA旋转起始位置相同,这是PCM多路复用系统中的帧同步问题。
帧同步可确保收端从接收信号中能正确识别各话路的分界点,即帧同步的目的是要求收端与发端相应的话路在时间上要对准,即当1SA接通第一路信号时,2SA也必须接通第一路信号,否则收端将收不到本路信号。
另外,1SA和2SA的旋转速度要完全相同,这是PCM多路复用系统中的位同步问题。
位同步(即码元同步或时钟同步是指收端的时钟频率与发端的时钟频率相同,位同步保证收端正确识别每一位码元。
4.2.4PCM30/32路系统的构成
1.PCM30/32路系统方框图
PCM30/32路系统主要构成包括:
32时隙分配部分
收发端定时系统
帧同步系统
图4-20PCM30/32路系统方框图
2.PCM30/32路系统工作过程
30路语音信号经过抽样合路及编码后,与帧同步码、信令码(包括复帧同步码在汇总电路中,按各自规定的时隙时分复用成PCM30/32路信号(实现发端时分复用。
然后经码型变换形成线路传输码型送人信道;
在接收端通过再生以及码型反变换恢复成原编码码型,再由分离电路分离出语音信码。
最后语音信码经解码、分路和低通滤波器(图中未画出重建出每一路的模拟语音信号。
4.2PCM30/32路系统
4.2.1PCM30/32路系统帧结构
时分多路复用的基本原理指出,时分多路复用是将时间分割成若干个路时隙,每一路信号分配一个路时隙,帧同步码和其他业务信号、信令信号再分配一个或两个路时隙,这种按时隙分配的重复性图案就是所谓的帧结构。
一种是一次群PCM30/32路系统,另一种是一次群PCM24路系统。
两种系列不同,帧结构也不同。
这里详细介绍我国采用的PCM30/32路系统的帧结构。
1.PCM基群帧结构
图4-6所示的为PCM基本群帧结构。
一帧码流中有帧同步码、复帧同步码、各路信码、信令码以及告警码等。
图4-6PCM30/32路系统帧结构
由于PCM基群的话路只占用30个路时隙,而帧同步码及每个话路的信令信号码等非话音信息占用2个路时隙,因此称这种帧结构的基群为PCM30/32路系统。
①每帧有32个路时隙(0TS,1TS,…,31TS②
ZkH抽样速率,或抽样周期为125sμ(即帧周期T=125sμ,帧长度bit256832=⨯。
路时隙ssnTtCμμ91.332
125===。
位时隙(1bit占用时间nsslttCB488891.3===
μ。
数码率skbitnlfn
TlttfsCBB/2048328800011=⨯⨯=⋅⋅====。
③PCM30/32路系统的高次群,如二次群、三次群等均是以基群系统作为基本单元,所以也称PCM基群为一次群。
2.帧同步时隙0TS
①0TS4-7同步码周期STsμ。
图4-7帧同步时隙0TS
②奇帧的0TS0TS为﹛111A11111﹜,如图4-7所示,当帧同步是1A为0;
当帧失步时1A为1,告诉对方收端已经出现失步,无法工作。
3.30个话路时隙:
1TS~15TS,17TS~31TS
1TS~15TS分别传送第1~15路(1CH~15CH的语音信号,17TS~31TS分别传送第16~30路(16CH~30CH的语音信号。
skbitlfs/6488000=⨯=⋅。
4.信令与复帧同步时隙:
16TS
当16TS用于传送随路信号时,在16TS时隙内传送包括复帧同步信号、复帧失
步对告及各路的信令信号,它的安排是0F子帧的16TS时隙用于传复帧失步对告码及复帧同步码,1F16TS2F子帧的16TS时隙传送第2路和第17路的信令信号,以此类推,如图4-8所示。
图4-8信令与复帧同步时隙16TS
传递的是随路线路信令,有前向和后向之分。
主叫向被叫发送的信令信号称为前向信令信号,如占用(主叫摘机、拨号、拆线(主叫挂机等;
被叫向主叫发送的信令信号称为后向信令信号,如被叫摘机、被叫挂机、示闲等。
5.复帧
16个帧合起来称为一个复帧(F0~F15,复帧周期为mss216125=⨯帧μ。
4.2.2PCM30/32路定时系统
1.定时系统及其分类
(1
PCM通信是时分制多路复用通信。
各话路信号分别在不同时间进行抽样、编码,然后送到接收端依次解码、分路,再重建恢复出原始语音信号。
上述对信号的处理过程都是在规定的时间内进行的。
定时系统负责提供各种定时脉冲,以保证系统整个部件能在规定的时间内准确、协调地工作。
(2定时脉冲的分类
定时系统产生PCM通信系统中所需要的各种定时脉冲,这些脉冲主要有:
①供抽样与分路用的抽样脉冲(称为路脉冲;
②供编码与解码用的位脉冲;
③供标志信号用的复帧脉冲等。
(3定时系统分类
属式的意思是收端定时系统的时钟是从PCM信码流中提取出来的,其本身没有时钟源。
2.发端定时系统
(1发端定时系统的构成
PCM30/32路发端定时系统主要由时钟脉冲发生器、位脉冲发生器、路脉冲发生器、TS0和TS16路时隙脉冲发生器以及复帧脉冲发生器组成,发端定时系统原理框图如图4-9所示。
图4-9发端定时系统方框图
(2各类定时脉冲的用途及其时序关系
①主时钟脉冲(CP
PCM30/32路系统的时钟频率为
ZsCPkHlnff20488328000=⨯⨯=⋅⋅=(4-1式中,sf为抽样频率,n为路时隙数,l为编码位数。
时钟频率的稳定度一般要求小于61050-⨯,即允许2048kHZ的误差应为±
100kHZ。
②位脉冲(D1~D8
位脉冲共有8相,用D1,D2,D3,…,D8表示,每相的位脉冲宽度为ssbitμμ244.02
488.021==;
位脉冲的重复频率ZZDkHkHf2568
2048==。
路脉冲时钟源CPCH的脉宽为sbitμ95.14=,为D7,D8,D1和D2四位码;
重复频率ZCPkHfCH256=。
2048kHZ主时钟经8分频再进行位时钟时序分配,从而获得D1,D2,…,D8共8个位脉冲。
再由D3和D7去触发RS触发器获得路脉冲的时钟源CPCH,如图4-10(a所示。
4-10(a时钟脉冲与位脉冲和路脉冲时钟源的时序关系
③路脉冲(CH1~CH30、0
ST'
、16ST'
~CH在发端用来抽样以实现多路复用,0
和16ST'
两个路脉冲用于产生TS0、TS16路时隙脉冲。
在收端用于控制各个分路门实现各路信号的分离。
PCM30/32路制式帧结构中有32个路时隙,故路脉冲的相数为32相;
路脉冲的脉宽为sbitμ95.14=;
路脉冲的重复频率ZZCPCHkHkHnffCH832
256===
。
④路时隙脉冲(TS0、TS16
在发送端用来插入某些特殊的码位或信息,接收端用于检出这些码,如帧同步码和信令码。
路时隙脉冲的相数为2;
路时隙脉冲的脉宽为sbitμ91.38=;
重复频率ZTSkHf8=。
复帧脉冲源CPF的脉宽为sbitμ5.62128=,重复频率ZCPkHfF
8=。
CPCH经32分频产生0
CH1,CH2,…,16ST'
CH16,…,CH30等路脉冲,0
展宽成8bit(8个位脉冲的宽度,就得到用作帧同步时隙的路时隙脉冲TS0,路时隙脉冲TS16的形成过程与TS0完全一致。
图4-10(b路脉冲时钟源与路脉冲、路时隙脉冲与复帧时钟源的时序关系⑤复帧时钟源与复帧脉冲的时序关系最后由TS0和TS16去触发RS触发器以获得复帧脉冲源CPF,CPF经16分频产生F1,F2,…,F16等复帧脉冲。
图4-10(c复帧时钟源与复帧脉冲的时序关系11
3.收端定时系统(1收端定时系统的构成接收端定时系统的构成与发送端定时系统基本相同,不同之处是它没有主时钟源,而是由时钟提取电路代之,即收端定时系统为从属式,如图4-11所示
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